(57)【要約】【課題】ＣＴＡのリードバルブにおいて、材料の圧延方向に対する強度の方向依存性を考慮することで、強度ばらつきを低減すると共に、材料強度を最大限利用する。 【解決手段】ＣＴＡ６３における油路５７に複数設けられ、当該油路の開閉に供される複数のリードバルブ９１，９２が、所定の圧延方向に沿って圧延加工が施された１つのバルブプレート２６に形成され、それぞれの基端９１ｃ，９２ｃと自由端９１ａ，９２ａとを結ぶ長手方向が平行である、または当該長手方向が３０°以下の交差角度をもって交差するようにした。【選択図】図４
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
カム位相可変装置における油路に複数設けられ、当該油路の開閉に供されるリードバルブであって、
前記複数のリードバルブは、所定の圧延方向に沿って圧延加工が施された１つの板材に形成され、それぞれの基端と自由端とを結ぶ長手方向が平行である、または当該長手方向が３０°以下の交差角度をもって交差することを特徴とするカム位相可変装置のリードバルブ。
【請求項２】
前記複数のリードバルブは、前記長手方向が前記圧延方向と平行である、または前記長手方向の交差角の二等分線が前記圧延方向と略一致する２つのリードバルブであることを特徴とする、請求項１に記載のカム位相可変装置のリードバルブ。
【請求項３】
カム位相可変装置における油路に複数設けられ、当該油路の開閉に供されるリードバルブであって、
前記複数のリードバルブは、所定の圧延方向に沿って圧延加工が施された板材からそれぞれ形成され、それぞれの基端と自由端とを結ぶ長手方向と前記圧延方向との交差角が略等しいことを特徴とするカム位相可変装置のリードバルブ。
【請求項４】
前記長手方向と前記圧延方向とが略一致することを特徴とする、請求項３に記載のカム位相可変装置のリードバルブ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、自動車等のエンジンに設けられるカム位相可変装置の油路の開閉に供されるリードバルブに関する。
【０００２】
ガソリンエンジンを始め、ディーゼルエンジンやＨＣＣＩ(Homogeneous Charge Compression Ignition：予混合圧縮着火)エンジンにおいては、出力および燃費の向上や有害排出ガス成分の低減等を実現すべく、運転状態に応じて吸排気バルブのリフト量や開弁タイミングを変化させる可変動弁装置を搭載したものが普及している。可変動弁装置としては、バルブリフトを段階的あるいは無段階に可変制御する可変バルブリフト装置（Variable valve Lift Control device：以下、ＶＬＣと記す）が従来より存在する他、カム位相（開弁タイミング）を連続的に可変制御するバルブタイミングコントロール装置（Variable Timing Control device：以下、ＶＴＣと記す）も知られている。
【０００３】
ＶＴＣとしては、高速運転に向いた油圧アクチュエータ（油圧駆動型位相可変機構（Oil Pressure Actuated phaser）：以下、ＯＰＡと記す）と、低速運転に向いたカムトルクアクチュエータ（カムトルク駆動型位相可変機構（Cam Torque Actuated phaser）：以下、ＣＴＡと記す）とを内装し、カムシャフトの端部に設置されるベーン式のものが存在し、ＣＴＡには、その進角室または遅角室とスプールバルブとを連通する油路の開閉に供される一対のチェックバルブ（リードバルブ）がバルブプレートに設けられている（特許文献１参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特許平２００５−１４７１５３号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
ところで、上記のようなＣＴＡのリードバルブは、一般にステンレス鋼の板材等（圧延材料）で形成され、この種の板材の強度は圧延方向に対する方向依存性を有する。しかしながら、上記従来技術では、リードバルブの製造に際し、板材の圧延方向は全く考慮されていなかった。つまり、上記従来技術では、バルブプレートに設けられた２つのリードバルブは、互いの長手方向が大きく異なっている（すなわち、互いの長手方向の交わり角が約６０°と大きく設定されている）ため、それらの間で強度のバラツキが大きいという問題があった。特に、ＣＴＡで使用されるリードバルブは開閉動作の頻度も多く高い信頼性が要求されるため、そのような強度のバラツキは極力小さくすることが望ましい。
【０００６】
本発明は、このような従来技術の課題を鑑みて案出されたものであり、カム位相可変装置における油路に複数設けられるリードバルブであって、板材の圧延方向に依存する強度変化の影響を抑制することにより、相互の強度のバラツキを効果的に低減することを可能としたリードバルブを提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
上記課題を解決するためになされた第１の発明は、カム位相可変装置（６３）における油路（５７）に複数設けられ、当該油路の開閉に供されるリードバルブ（９１，９２）であって、前記複数のリードバルブは、所定の圧延方向に沿って圧延加工が施された１つの板材（２６）に形成され、それぞれの基端（９１ｃ，９２ｃ）と自由端（９１ａ，９２ａ）とを結ぶ長手方向が平行である、または当該長手方向が３０°以下の交差角度をもって交差する構成とする。
【０００８】
また、第２の発明として、前記複数のリードバルブは、前記長手方向が前記圧延方向と平行である、または前記長手方向の交差角の二等分線が前記圧延方向と略一致する２つのリードバルブである構成とすることができる。
【０００９】
また、第３の発明として、カム位相可変装置における油路に複数設けられ、当該油路の開閉に供されるリードバルブであって、前記複数のリードバルブは、所定の圧延方向に沿って圧延加工が施された板材からそれぞれ形成され、それぞれの基端と自由端とを結ぶ長手方向と前記圧延方向との交差角が略等しい構成とすることができる。
【００１０】
また、第４の発明として、前記長手方向と前記圧延方向とが略一致する構成とすることができる。
【発明の効果】
【００１１】
上記第１の発明によれば、カム位相可変装置において複数のリードバルブを１つの板材に設ける場合に、それぞれのリードバルブの長手方向を平行とするか、または当該長手方向を３０°以下の交差角度をもって交差させて、板材の圧延方向に依存する強度変化の影響を抑制することにより、リードバルブ間の強度のバラツキを効果的に低減することができるという優れた効果を奏する。
また、上記第２の発明によれば、２つのリードバルブの長手方向を圧延方向と平行とするか、または長手方向の交差角の二等分線を圧延方向と略一致させることにより、圧延方向に対する方向依存性を有する板材の強度を最大限に利用する（すなわち、各リードバルブの強度を増大させる）ことが可能となる。
また、上記第３の発明によれば、カム位相可変装置において複数のリードバルブを設ける場合に、リードバルブの長手方向と圧延方向との交差角を略等しくして、板材の圧延方向に依存する強度変化の影響を抑制することにより、リードバルブ間の強度のバラツキを効果的に低減することができる。
また、上記第４の発明によれば、リードバルブの長手方向と板材の圧延方向とを略一致させることにより、圧延方向に対する方向依存性を有する板材の強度を最大限に利用する（すなわち、各リードバルブの強度を増大させる）ことが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【００１２】
【図１】第１実施形態に係るエンジンの要部透視斜視図
【図２】第１実施形態に係るＶＴＣアクチュエータの分解斜視図
【図３】第１実施形態に係るＶＴＣアクチュエータの概略構成図
【図４】第１実施形態に係るバルブプレート（リードバルブ）の平面図
【図５】第１実施形態に係るＶＴＣアクチュエータの進角作動を示す模式図
【図６】第１実施形態に係るリードバルブの長手方向の圧延方向に対する角度と強度との関係を示す図
【図７】第１実施形態に係る２つのリードバルブの交差角θにおける二等分線の圧延方向に対する交差角度と、最大強度差に対する相互の強度差の割合との関係を示す図
【図８】第２実施形態に係るリードバルブの平面図
【発明を実施するための形態】
【００１３】
≪第１実施形態の構成≫
＜全体構成＞
図１に示すエンジンＥは、自動車に搭載されるＤＯＨＣ４バルブ型の４サイクル直列４気筒ガソリンエンジンであり、そのシリンダヘッド１に、各気筒２本ずつの吸気バルブ２および排気バルブ３、これら吸排気バルブ２，３を駆動する吸気カムシャフト４および排気カムシャフト５を備えている。両カムシャフト４，５は、クランクスプロケット６、カムチェーン７、吸気カムスプロケット８、排気カムスプロケット９を介し、クランクシャフト１０の１／２の回転速度をもって回転駆動される。また、クランクシャフト１０は、コネクティングロッド１１を介してピストン１２に連結されるとともに、チェーン１３を介して斜め下方に設置されたオイルポンプ１４を駆動する。
【００１４】
シリンダヘッド１およびシリンダブロック１５には、後述するＶＴＣアクチュエータ２０，２１にオイルポンプ１４からの作動油（エンジンオイル）を供給するための作動油供給油路１６が形成されている。また、シリンダヘッド１にはノーマルオープン型の電磁シャットバルブ１７が装着されており、この電磁シャットバルブ１７が作動することによってＶＴＣアクチュエータ２０，２１に対する作動油の供給形態が切り換えられる。
【００１５】
吸気カムシャフト４の前端には吸気側ＶＴＣアクチュエータ２０が取り付けられ、排気カムシャフト５の前端には排気側ＶＴＣアクチュエータ２１が取り付けられている。吸気カムシャフト４の後端には吸気側カム角センサ１８が設置され、排気カムシャフト５の後端には排気側カム角センサ１９が設置されている。吸気カムシャフト４と吸気バルブ２との間には吸気側ＶＬＣ機構７５が介装され、排気カムシャフト５と排気バルブ３との間には排気側ＶＬＣ機構７６が介装されている。
【００１６】
また、自動車には、各種センサ（両カム角センサ１８，１９、図示しないアクセルセンサ、吸気量センサ、クランク角センサ等）の出力情報に基づき、エンジンＥに付設された各種被制御装置（電磁シャットバルブ１７、両ＶＴＣアクチュエータ２０，２１、両ＶＬＣ機構７５，７６、図示しない燃料噴射弁や点火コイル等）の制御量を決定して駆動電流を出力するエンジンＥＣＵ７０が設置されている。
【００１７】
＜ＶＴＣアクチュエータ＞
図２に示すように、排気側ＶＴＣアクチュエータ２１は、クランクシャフトに同期して回転するとともに、外周に排気カムスプロケット９が形成されたハウジング２２、ハウジング２２内に回転自在に保持されるとともに、排気カムシャフト５の前端にその後端面が締結されてこれと一体に回転するロータ２３、ハウジング２２の前面を覆うフロントプレート２４、ハウジング２２の後面を覆うバックプレート２５、フロントプレート２４の内側に配置され、リードバルブ９１ａ，９２ａ（図４参照）が形成されたバルブプレート２６、バルブプレート２６をロータ２３に固定するバルブプレートカバー２７、ハウジング２２とロータ２３とを遅角方向に相対回転させるバイアススプリング２８、排気カムシャフト５およびロータ２３の軸心に設置されたスプールバルブ２９、エンジンＥＣＵ７０によって制御されることによってスプールバルブ２９を駆動するリニアソレノイド３１、ロータ２３に保持されたロックピン３３、ロックピン３３をバックプレート２５側に付勢するロックピンスプリング３４、ロータ２３に保持されたバイパスバルブ３６、バイパスバルブ３６をフロントプレート２４側に付勢するバイパスバルブスプリング３７等を構成要素としている。なお、スプールバルブ２９は、排気カムシャフト５やロータ２３の軸心に保持されたバルブスリーブ３８と、バルブスリーブ３８に摺動自在に内嵌したスプール３９と、スプール３９をリニアソレノイド３１側に付勢するリターンスプリング４０とから構成されている。
【００１８】
図３に示すように、ロータ２３の外周には第１ベーン４１と第２ベーン４２と第３ベーン４３とが立設される一方、ハウジング２２の内周にはこれらベーン４１〜４３を、所定角度をもって（すなわち、最進角位置と最遅角位置との間で）相対回転可能に収容する第１〜第３ベーン室４５〜４７が形成されている。本実施形態の場合、第１ベーン４１および第１ベーン室４５は第１ＯＰＡ６１の構成要素であり、第２ベーン４２および第２ベーン室４６は第２ＯＰＡ６２の構成要素であり、第３ベーン４３および第３ベーン室４７はＣＴＡ６３の構成要素である。
【００１９】
第１，第２ベーン室４５，４６は、第１，第２ベーン４１，４２により、ＯＰＡ側進角室４５ａ，４６ａとＯＰＡ側遅角室４５ｂ，４６ｂとにそれぞれ区画されている。スプールバルブ２９からの作動油は、ＯＰＡ側進角油路５１，５２を介してＯＰＡ側進角室４５ａ，４６ａに供給されるとともに、ＯＰＡ側遅角油路５３，５４を介してＯＰＡ側遅角室４５ｂ，４６ｂに供給される。また、第３ベーン室４７は、第３ベーン４３により、ＣＴＡ側進角室４７ａとＣＴＡ側遅角室４７ｂとに区画されている。ＣＴＡ側進角室４７ａとＣＴＡ側遅角室４７ｂとは、それぞれ第１ＣＴＡ油路５５と第２ＣＴＡ油路５６とを介してスプールバルブ２９に連通する。なお、ＯＰＡ側進角油路５１，５２は、後述するように、作動油排出路８１〜８３を介して電磁シャットバルブ１７に接続している。
【００２０】
第１ベーン４１にはロックピン３３とロックピンスプリング３４（図２参照）とが収容されており、ロックピン解除油路への作動油の供給が行われない場合にのみ、ロックピンスプリング３４のばね力によってロックピン３３の先端がバックプレート２５に形成されたロック孔２５ａに嵌入する。なお、ロック孔２５ａは、ロータ２３がハウジング２２に対して最遅角位相となった際に、ロックピン３３が嵌入する位置に穿設されている。
【００２１】
＜リードバルブ＞
図４に示すように、ステンレス薄板鋼板（冷間圧延ステンレス鋼板）からなる略円板状のバルブプレート２６には、その中央部を刳り抜くようにして同一形状（左右対称形状）を有する一対のリードバルブ９１，９２が形成されている。リードバルブ９１，９２は、自由端に設けられた円形の弁体９１ａ，９２ａにより油路を閉鎖する。また、油路の開放時には、弁体９１ａ，９２ａを支持する弁体支持片９１ｂ，９２ｂが基端９１ｃ，９２ｃを固定支点として弾性変形することにより、弁体９１ａ，９２ａが開放側に変位（すなわち、図４の紙面に対して略垂直方向に変位）する。
【００２２】
リードバルブ９１，９２は、それぞれの弁体９１ａ，９２ａと基端９１ｃ，９２ｃとを結ぶ長手方向（図４中の一点鎖線Ｘ１，Ｘ２）が、互いに平行になるように配置されている。後述するように、リードバルブ９１，９２の長手方向は、必ずしも互いに平行である必要はなく、その場合、３０°以下の交差角度をもって交差することが好ましい。また、ここでは、リードバルブ９１，９２の長手方向がバルブプレート２６の圧延方向（図４中の矢印Ｒを参照）と平行となっているが、リードバルブ９１，９２の長手方向が互いに交差する場合には、その長手方向の交差角θの二等分線（図４中の一点鎖線Ｘ３）がバルブプレート２６の圧延方向と略一致するように配置される。なお、本明細書におけるリードバルブの「長手方向」は、その基端と自由端とを結ぶ方向であり、リードバルブの寸法の長い方向を厳密に意味するものではない。
【００２３】
≪第１実施形態の作用≫
以下、図５〜図７を更に参照して、本実施形態の作用を説明する。エンジンＥの通常運転時において、エンジンＥＣＵ７０は、両ＶＴＣアクチュエータ２０，２１の通常運転時制御を所定の制御インターバル（例えば、１０ｍｓ）をもって繰り返し実行する。通常運転時制御を開始すると、エンジンＥＣＵ７０は、上述した各種運転情報に基づき両カムシャフト４，５の目標カム位相を決定した後、目標カム位相を実現するための駆動電流を両ＶＴＣアクチュエータ２０，２１のリニアソレノイド３１に対して適宜出力する。また、エンジンＥＣＵ７０は、両カム角センサ１８，１９の出力信号に基づき、両カムシャフト４，５に対するカム位相のフィードバック制御を実行する。
【００２４】
例えば、エンジンＥの運転中に排気カムシャフト５を進角させる場合、エンジンＥＣＵ７０は、図５に示すように、リニアソレノイド３１によってスプール３９を進角ポジション（図中、右方）に移動させる。すると、オイルポンプ１４から作動油供給油路１６を経由して供給された作動油は、スプール３９およびＯＰＡ側進角油路５１，５２を介してＯＰＡ側進角室４５ａ，４６ａに流入し、第１，第２ベーン４１，４２を進角側に相対回転させる。なお、ＯＰＡ側遅角室４５ｂ，４６ｂ内の作動油は、ＯＰＡ側遅角油路５３，５４を介してスプール３９の左方から外部に排出される。
【００２５】
一方、ＣＴＡ６３では、進角ポジションに移動したスプール３９を介して、第２ＣＴＡ油路５６と中央油路５７とが連通する。そして、排気カムシャフト５に進角側のカムトルクが作用し、ハウジング２２に対してロータ２３が進角側に相対回転するごとにリードバルブ９２の弁体９２ａが開き、ＣＴＡ側遅角室４７ｂ内の作動油がＣＴＡ側進角室４７ａに流入して第３ベーン４３を進角側に相対回転させる。また、遅角側のカムトルクが作用した場合には、リードバルブ９１，９２の弁体９１ａ，９２ａは閉じ、作動油の移動は起こらずにカム位相が保持される。
【００２６】
これら第１，第２ＯＰＡ６１，６２およびＣＴＡ６３の作動により、ロータ２３はハウジング２２に対して図中時計回りに相対回転し、排気カムシャフト５が進角する。なお、ＣＴＡ６３への作動油の供給は、エンジンＥの運転開始時に、ＣＴＡ６３が満たされるまで行われる。また、エンジンＥの通常運転時には電磁シャットバルブ１７に駆動電流が供給されず（作動油供給油路１６ａ，１６ｂが連通され）、オイルポンプ１４からの作動油によって、保持されるとともに、バイパスバルブ３６がフロントプレート２４側に移動して連通油路４３ｃ，４３ｄ間での作動油の流通を遮断する。
【００２７】
上記リードバルブ９１，９２を構成するステンレス薄板鋼板の強度（引張強さ、降伏点等）は、圧延加工時の圧延方向に対する方向依存性が高い。したがって、圧延方向に対するリードバルブ９１，９２の長手方向の交差角度θ（以下、リードバルブの圧延角度と記す）とリードバルブ９１，９２の強度との関係は、例えば、図６に示すものとなる。図６では、リードバルブ９１，９２の強度は、リードバルブの圧延角度＝０degの場合（すなわち、弾性変形時の弁体支持片９１ｂ，９２ｂの曲げ軸が圧延方向と垂直に交わる場合）に最大値をとり、その圧延角度が大きくなるにつれて減少し、リードバルブの圧延角度＝９０degの場合に最小値をとる。
【００２８】
また、圧延方向に対するリードバルブの交差角θの二等分線の交差角度（以下、リードバルブの交差角二等分線の圧延角度と記す）と図６に示した最大強度差に対するリードバルブ９１，９２間の強度差の割合（すなわち、図６における最大値からの強度の減少度合）との関係は、例えば、図７に示すものとなる。図７では、リードバルブ９１，９２の互いの長手方向の複数の交差角度（以下、リードバルブの交差角度と記す）１０°〜５０°についての関係が示されている。
【００２９】
ここで、最大強度差に対するリードバルブ９１，９２間の強度差の割合は、リードバルブの交差角度が大きくなるについれて増大する傾向にある。また、リードバルブの各交差角度１０°〜５０に関し、最大強度差に対するリードバルブ９１，９２間の強度差の割合は、リードバルブの交差角二等分線の圧延角度＝０degの場合に最小値をとり、その圧延角度が大きくなるにつれて増大して最大値をとり、その後、減少して最小値に向かう傾向を示す。したがって、最大強度差に対するリードバルブ９１，９２間の強度差の割合を良好に維持する（強度差の割合を５０％以下とする）ためには、リードバルブの交差角度を３０°以下とする必要がある。
【００３０】
このように、上記ＣＴＡ６３では、複数（ここでは、２つ）のリードバルブ９１，９２を１つのバルブプレート２６に設ける場合に、それぞれのリードバルブ９１，９２の長手方向を平行とするか、または当該長手方向を３０°以下の交差角度をもって交差させる構成としたため、バルブプレート２６の圧延方向に依存する強度変化の影響を抑制することが可能となり、リードバルブ９１，９２間の強度のバラツキを効果的に低減することができる。
【００３１】
また、上記ＣＴＡ６３では、２つのリードバルブ９１，９２の長手方向を圧延方向と平行とする、または長手方向の交差角の二等分線を圧延方向と一致させる構成としたため、圧延方向に対する方向依存性を有する板材の強度を最大限に利用する（すなわち、各リードバルブ９１，９２の強度を増大させる）ことが可能となる。
【００３２】
≪第２実施形態≫
本発明の第２実施形態に係るＣＴＡでは、図８に示すように、リードバルブ９１，９２は、上述のような１つのバルブプレート２６に一体に形成される構成ではなく、別部材として設けられる。なお、図８では、第１実施形態の場合と同様の構成要素については、同一の符号を付して詳細な説明を省略する。また、第２実施形態において、以下で特に言及しない事項については、第１実施形態の場合と同様とする。
【００３３】
図８に示すように、リードバルブ９１，９２は、バルブプレートカバー２７（図２参照）によって固定される代わりに、ボルト孔９１ｄ，９２ｄを介してロータ２３に対してボルト締結される。リードバルブ９１，９２は、ステンレス薄板鋼板（板材）から互いに別部材ととして形成されるため、第１実施形態の場合のようにリードバルブの交差角度を考慮する必要はない。リードバルブ９１，９２を製造する際には、各リードバルブ９１，９２の圧延角度が等しくなるようにする。これにより、ステンレス薄板鋼板の圧延方向に依存するリードバルブ９１，９２の強度変化の影響を抑制することが可能となり、リードバルブ９１，９２間の強度のバラツキを効果的に低減することができる。特に、リードバルブ９１，９２の圧延角度をともにゼロとする（すなわち、長手方向と圧延方向とを一致させる）構成とすれば、圧延方向に対する方向依存性を有するステンレス薄板鋼板の強度を最大限に利用する（すなわち、各リードバルブ９１，９２の強度を増大させる）ことが可能となる。
【符号の説明】
【００３４】
１  シリンダヘッド
４  吸気カムシャフト
５  排気カムシャフト
８  吸気カムスプロケット
９  排気カムスプロケット
１０  クランクシャフト
１５  シリンダブロック
１６  作動油供給油路
１７  電磁シャットバルブ
２０  ＶＴＣアクチュエータ
２１  排気側ＶＴＣアクチュエータ
２２  ハウジング
２３  ロータ
２５ａ  ロック孔
２６  バルブプレート（板材）
２９  スプールバルブ
３３  ロックピン
３６ バイパスバルブ
４１  第１ベーン
４２  第２ベーン
４３  第３ベーン
４５  第１ベーン室
４５ａ  ＯＰＡ側進角室
４５ｂ  ＯＰＡ側遅角室
４６  第２ベーン室
４６ａ  ＯＰＡ側進角室
４６ｂ  ＯＰＡ側遅角室
４７  第３ベーン室
４７ａ  ＣＴＡ側進角室
４７ｂ  ＣＴＡ側遅角室
４８  内側開口
４９  外側開口
５５  第１ＣＴＡ油路
５６  第２ＣＴＡ油路
５７  中央油路
６３  ＣＴＡ（カム位相可変装置）
６５  外周面
６６  内周面
７０  エンジンＥＣＵ
８１  作動油排出路
９１  リードバルブ
９１ａ  弁体（自由端）
９１ｃ  基端
９２  リードバルブ  
９２ａ  弁体（自由端）
９２ｃ  基端
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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